Развитие фосфорной промышленности Республики Казахстан. ТОО "Казфосфат"

Введение

технологический фосфорный аммиак пульпа

Аммофос - это концентрированное, безнитратное, водо-растворимое, гранулированное, азотно-фосфорное удобрение.

Является универсальным удобрением для всех сельско-хозяйственных культур на любых почвах при различных способах внесения; лучше усваивается растениями, чем суперфосфат.

Аммофос можно вносить в качестве основного удобрения в рядки при посеве под все культуры и в подкормку - под пропашные, технические культуры и овощи. Недостаток этого удобрения в том, что азота в нем содержится значительно меньше, чем фосфора, тогда как в практике чаще всего их вносят в одинаковых дозах. Поэтому для получения нормального соотношения N и P2O5 к аммофосу необходимо добавлять определенное количество одностороннего азотного удобрения - NH4N03 или CO(NH2) 2.

Некоторые растения содержат до 1,6% фосфора, в перерасчёте на P2O5. Фосфорное голодание проявляется в изменении окраски листьев на пурпурную, бронзовую и задержке цветения и созревания. Фосфор играет важную роль в жизни плодовых и ягодных культур. Он входит в состав сложных белков, участвующих в процессе деления клеточного ядра и в образовании новых органов растения, в созревании плодов и ягод, способствует накоплению крахмала, сахара, жира. Фосфор значительно повышает засухо- и морозоустойчивость растений. Он играет большую роль в ускорении созревания плодов.

1. Развитие фосфорной промышленности Республики Казахстан. ТОО «Казфосфат»

Казахстан располагает многими видами минерально-сырьевых ресурсов, освоение которых ведется разными темпами. Особое место занимает разработка месторождений фосфоритов. Бассейн Каратау служит основной сырьевой базой для развития фосфорной отрасли. Как известно, наиболее изученными месторождениями фосфатного сырья являются: Жанатас, Чулактау, Аксай, Коксу и др., т.е. область является единственным в республике производителем фосфорного концентрата, фосфорной муки, обесфторенных фосфатов.

В Республике Казахстан имеются огромные запасы фосфоритовых руд, сосредоточенных в основном в недрах бассейна Каратау, расположенного в Жамбылской и частично, в Южно-Казахстанской областях. Здесь выявлено до 50 месторождений фосфоритов с учтенными балансовыми запасами в количестве 5 млрд. тонн по руде и около 1,2 млрд. тонн пятиокиси фосфора (Р2О5). Наличие в близлежащих горах Каратау фосфоритных руд предопределило развитие в регионе фосфорной индустрии [6].

Совокупность технологий отдельных производств фосфорной промышленности, размещенных в промышленном регионе Жамбылской области, и связанных между собой не только основными производственными циклами, но и стратегическими вопросами по эффективному использованию техногенных отходов, определяют поиск новых направлений по снижению их объемов на отведенных территориях с одновременным решением вопросов ресурса сбережений.

По запасам фосфора Казахстан занимает четвертое место в мире. В стране имеется 4 млрд. тонн извлекаемых запасов фосфорсодержащих руд, 15 млрд. тонн - прогнозируемых запасов. В ходе визита в Жамбылскую область, Президент страны Нурсултан Назарбаев сообщил о том, что в 2009 году, химическая промышленность южного региона получит 500 миллионов долларов инвестиций. Это будут четыре российских и казахстанских компаний. Основная задача динамично решать вопросы химического кластера, задействовать все имеющиеся мощности. Это новое возрождение Жамбылской области, - отметил Нурсултан Назарбаев. - Регион должен получить новые рабочие места, улучшить социальную сферу, создать центр профессиональной подготовки необходимых для развития химической отрасли кадров.

Основным направлением деятельности ТОО «Казфосфат», являющейся крупным центром развития и модернизации фосфорного производства республики на сегодняшний день является разработка технологий получения новых видов продукции из имеющихся отходов производства и использование отходов вместо дорогостоящего сырья.

В рамках разработанной в ТОО «Казфосфат» программы развития производства на ближайшую перспективу планируется реализация новых проектов по двум направлениям. Это реконструкция, модернизация и расширение мощностей действующих предприятий, а также строительство новых производств, заводов. Планируемое обогащение фосфоритного сырья в рамках проектов по развитию горнодобывающего комплекса компании позволит получать высококонцентрированные минеральные удобрения для удовлетворения потребностей в конкурентоспособных минеральных удобрениях как Республики Казахстан, так и дальнего и ближнего зарубежья. Осуществление разрабатываемой программы позволит увеличить выпуск производства и реализацию фосфорной продукции как на внутреннем, так и на внешнем рынках, снизить ее себестоимость, улучшить экологическую ситуацию на предприятиях и области в целом, создать новые рабочие места.

В городе было построено сразу три завода: Джамбулский суперфосфатный завод, ДПО «Химпром» и Новоджамбулский фосфорный завод (НДФЗ). Все они подчинялись Минхимпрому в Москве. Развал СССР разрушил все производственные связи и привёл эти предприятия к глубокому кризису, в городе медленно возросла безработица.

Роль фосфорной промышленности в развитии экономики Казахстана является в значительной степени определяющей, поскольку эта отрасль служит основой для развития сельского хозяйства. Фосфорная отрасль Республики Казахстан представлена предприятием ТОО «Казфосфат» (на рисунке 1), объединяющим в себе следующие филиалы: Новоджамбулский фосфорный завод (г. Тараз), Завод Минеральных удобрений (г. Тараз), Горно-перерабатывающий комплекс «Каратау» (г. Жанатас), Горно-перерабатывающий комплекс «Чулактау» (г. Каратау), Железнодорожно-транспортный комплекс (г. Тараз), Химический завод (г. Степногорск), Цех синтетических моющих средств (г. Шымкент) [7].

Основная продукция ТОО «Казфосфат» - химические продукты. Компанией реализуются следующие товары: желтый фосфор; триполифосфат натрия; феррофосфор; гранулированный шлак; фосфорные минеральные удобрения - аммофос, суперфосфат, нитроаммофос; трикальцийфосфат 27%, 37%; кислота серная аккумуляторная; фосфогипс; сульфоуголь; сырье фосфатное дробленное; сырье фосфатное тонкого помола; доломиты; мрамор, мраморная крошка; известняк кусковой для стекольной промышленности.

В начале XXI века мощности химических предприятий были практически полностью восстановлены. Суперфосфатный завод, входящий в систему «Казфосфат», выпустил в 2007 году 80 000 тонн аммофоса, НДФЗ (тоже «Казфосфат») произвел по 40 000 тонн жёлтого фосфора, термической фосфорной кислоты и триполифосфата натрия (ТПФН).

Продукция ТОО «Казфосфат» поставляется на рынки Восточной и Западной Европы, стран СНГ, Китая, а также на внутренний рынок. Основными видами деятельности компании являются: проведение геологоразведочных работ, добыча и переработка фосфоритной руды, производство и реализация желтого фосфора и его производных, фосфорных минеральных удобрений и кормовых фосфатов, выпуск на основе минерального сырья промышленной продукции.

Стабильно работающие предприятия ТОО «Казфосфат» приносят солидные отчисления в бюджет, активизируют подъем промышленности, обеспечивают работой большинство трудоспособного населения, что является основополагающим фактором социального благополучия в регионе.

Деятельность компании направлена на решение приоритетных задач по развитию предприятий химической под отрасли Казахстана, выход на мировые рынки с качественной конкурентоспособной продукцией, создание имиджа Республики Казахстан как поставщика высокотехнологичных товаров, являющихся результатом высокого уровня переработки сырья.

Высокий профессионализм персонала компании и правильно выбранная стратегия, делающая упор на качество выпускаемой продукции и организованный сервис поставок, а также достигнутые темпы роста производства позволяют считать ТОО «Казфосфат» одним из самых перспективных предприятий Казахстана.

Создание экологически безопасного производства - одна из важнейших стратегических задач ТОО «Казфосфат». В настоящее время разрабатывается программа по снижению выбросов вредного производства в окружающую среду.

ТОО «Казфосфат» уделяет особое внимание вопросам охраны и безопасности труда. Цель компании - соответствие условий труда на предприятиях требованиям безопасности и международным стандартам. Основными направлениями деятельности по охране труда являются создание безопасных и благоприятных для здоровья условий на каждом рабочем месте, предупреждение производственных травм и профессиональных заболеваний, разработка и исполнение мероприятий по недопущению производственного травматизма, а также заблаговременное выявление опасностей и рисков на рабочих местах. Продукция ТОО «Казфосфат» поставляется на рынки Восточной и Западной Европы, стран СНГ, Китая, а также на внутренний рынок. Деятельность компании направлена на решение приоритетных задач по развитию предприятий химической под отрасли Казахстана, выход на мировые рынки с качественной конкурентоспособной продукцией, создание имиджа Республики Казахстан как поставщика высокотехнологичных товаров [8].

ЖФ ТОО «Казфосфат» «МУ» (на рисунке 2) было основано 27 октября 1999 года. Основными видами деятельности компании являются: проведение геологоразведочных работ, добыча и переработка фосфоритной руды, производство и реализация желтого фосфора и его производных, фосфорных минеральных удобрений и кормовых фосфатов, а также выпуск на основе минерального сырья промышленной продукции.

ЖФ ТОО «Казфосфат» «МУ» представляет фосфорную промышленность Республики Казахстан, являясь лидирующей компанией по производству фосфорсодержащей продукции на территории стран СНГ.

Площадка ЖФ ТОО «Казфосфат» «МУ» расположено в Жамбылской области Республики Казахстан, в 5 км северо-восточнее границы города Тараз, в 6 км севернее поселок Аса, общей площадью 420,21 га. Краткие сведения о местоположении объекта представлена на таблице 1.

Рисунок 1 - Внешний вид завода ЖФ ТОО «Казфосфат» «МУ»

В производственную структуру ЖФ ТОО «Казфосфат» «МУ» входят следующие подразделения:

• Цех по производству минеральных удобрений - аммофоса, суперфосфата, нитрааммофоса включает отделения экстракции, сушки, отгрузки готовой продукции, подготовки сырья (фоссырья, серной кислоты, аммиака);
• Цех кормовых фосфатов, выпускающий кормовые добавки двух сортов;
• Производство серной кислоты введено в эксплуатацию 2013 году;
• Энергоцех, включающий котельную, производящую пар для собственных нужд, газораспределительные устройства с магистральным газопроводом, систему водоснабжения с артезианскими скважинами, канализационную систему, по которой производится сброс хозфекальных стоков на городские поля фильтрации;
• Хозяйственный цех, включающий бытовые корпуса с душевыми помещениями, банно-прачечный комбинат;
• Энергоцех, обслуживающий сети, подстанции, трансформаторы подачи электроэнергии на предприятие и выполняющий ремонтные работы электрооборудования;
• Цех по производству сульфоугля, законсервирован с 1996 года. Оборудование используется для проведения опытно-промышленных испытаний при разработке навых технологий. В настоящее время действует отделения слива из железнодорожных цистерн и хранения серной кислоты, получения аккумуляторной кислоты, аммиачной воды с узлами отпуска потребителям;
• Ремонтный цех, выполняющий строительно-монтажные работы на объектах предприятия по реконструкции и проведению капитальных ремонтов оборудования;
• Цех контрольно-измерительных приборов и аппаратуры КИПиА, которой производит ремонт, поверку, монтаж и оборудование измерительной и контрольной аппаратуры, железнодорожных и автомобильных весов;

Цех ОТК с промышленно-санитарной лабораторией, осуществляющий контроль производства и качества готовой продукции, загрязнения окружающей среды выбросами производств;

Площадка складирования и хранения отходов производства, включающая 4 карты шламонакопителей, 2 пруда дополнительного отстаивания, насосную станцию, шламотранспорт;

• Хозяйственный цех, включающий бытовые корпуса с душевыми помещениями, банно-прачечный комбинат;
• Автотранспортный цех, обслуживающий узлы вывоза фосфогипса в отвалы, перевозку грузов на предприятие, перевозку персонала;
• Цех автомотической телефонной связи, обслуживающий телефонные сети ЖФ ТОО «Казфосфта» «МУ».

Компания работает и развивается в трех основных направлениях:

1.Геологоразведочные работы, добыча и переработка фосфоритной руды, производство фоссырья дробленого, фоссырья тонкого помола и других продуктов (кварцит, доломит, мрамор). Реализация фоссырья тонкого помола, фоссырья дробленого, доломита, мрамора.

.Производство и реализация желтого фосфора и его производных.

3.Производство и реализация фосфорных минеральных удобрений и кормовых фосфатов.

ФилиалНоводжамбулский фосфорный завод (НДФЗ) (на рисунке 3) представляет собой химический завод по выпуску желтого фосфора и фосфорсодержащей продукции: термической ортофосфорной кислоты, триполифосфата натрия, тринатрийфосфата, феррофосфара, шлака гранулированного. Завод расположен в 15 км северо-западнее перспективной границы г. Тараз вдоль северных склонов горы Улкен-Бурула хребта «Малый Каратау». Общая площадь завода составляет 644,75 га. Производственные процессы завода являются непрерывными.

Сооружение Новоджамбулского фосфорного завода было намечено на 1971-1975 года. Площадка для строительства завода была выбрано в августе-сентябре 1970 года.

На НДФЗ впервые в мировой практике внедрена технология получения желтого фосфора из агломерированной мелочи фосфорита, на руднотермических печах РКЗ-80Ф. Использование мелочи фосфатного сырья связано с разработкой эффективной технологии окускования фосфатной мелочи методом агломерации на агломерационных машинах типа АКМ-312М с площадью спекания 312 квадратных метров.

Рисунок 2 - Новоджамбулский фосфорный завод (НДФЗ)

Завод введен в 1978 году под названием НДФЗ. В настоящее время в состав филиала входят следующие основные производства: производство желтого фосфора, которое базируется на одном основном блоке с четырьмя рудно-термическими печами и общей производительностью 120 тыс. тонн в год; производство термической фосфорной кислоты, состоящей из двух технологических ниток и трех шламовых установок по переработке фосфорного шлака, общей производительностью 120 тыс. тонн в год; производство ттриполифосфата натрия, включающее в себе четыре технологические нитки, общей производительностью 120 тыс. тонн в год; производство фосфорных солей на основе двух технологических линий, общей мощностью 3 тыс. тонн в год.

-производство агломерата в составе трех агломашин АКМ-312;

-производство желтого фосфора в составе 1 блока с четырьмя руднотермическими электропечами типа РКЗ-80Ф-И1, мощностью 80 МВт каждая;

-производство технической термической ортофосфорной кислоты в составе двух технологических ниток;

-производство технического триполифосфата натрия в составе четырех технологических ниток;

-производство технического гексаметафосфата натрия в составе одной технологической нитки;

-выпуск гранулированного термофосфорного шлака;

-выпуск феррофосфора;

-выпуск технического гранулированного триполифосфата натрия;

-выпуск пищевой ортофосфорной кислоты;

-выпуск пищевого триполифосфата натрия;

На предприятии впервые в мировой практике внедрена технология получения желтого фосфора из агломерированной мелочи фоссырья. Филиалом освоен выпуск медленногидратируемого ТПФН. При производстве желтого фосфора в печи образуются расплавленные продукты - из которых производят гранулированный шлак и феррофосфор.

Гранулированный шлак используется при дорожном строительстве и в производстве цемента.

Четыре марки выпускаемого заводом феррофосфора широко используются в отечественной металлургии и экспортируются в другие страны.

Фосфор и его соединения широко применяются в различных отраслях народного хозяйства: в спичечной отрасли, в металлургии - для легирования чугуна и стали, в химической промышленности - для пропитки тканей, пластмасс, древесины, что придает им огнестойкость, для получения буровых жидкостей, зубной пасты, многих пищевых и фармацевтических препаратов. Широкое применение соединений фосфора получили в производстве фосфорганических соединений (тиофоса, карбофоса и т.п.) [9].

Филиал ТОО «Казфосфат» Горно-перерабатывающий комплекс «Каратау» (ГПКК) (на рисунке 4) представляет собой горнорудный комбинат по добыче и переработке фосфоритной руды. Добыча фосфоритов осуществляется на месторождениях Кок-Су, Кок-джон, Жанатас в соответствии с контрактом, заключенным между ТОО «Казфосфат» и Министерством энергетики и минеральных ресурсов Республики Казахстан. Основные преимущества фосфорно-сырьевой базы в бассейне Каратау:

-огромные запасы, сосредоточенные в основном на ряде крупнейших, в сотни миллионов тонн руды, месторождениях;

-относительно высокая (21-25%) концентрация полезного компонента Р2О5 в исходной руде;

-территориальное размещение в промышленно освоенном и обустроенном регионе, в непосредственной близости от основных хлопко и свеклосеющих районов Казахстана и стран Центральной Азии, являющихся крупными потребителями фосфорных удобрений.

Кроме того, осуществляется добыча блочного камня для отделочных работ на месторождениях Тогузбай и Донгулек.

Филиал Горно-перерабатывающий комплекс (ГПК) «Чулактау» (на рисунке 5) представляет собой горнорудный комбинат по добыче и переработке фосфоритной руды.

Рисунок 4 - Горно-перерабатывающий комплекс «Каратау»

2. Производство аммофоса

Производство аммофоса ведется в сушильном отделении (далее отделение БГС), которое входит в состав цеха аммофоса.

Получение аммофоса с применением барабанных грануляторов-сушилок (БГС) введено в эксплуатацию в 1987 г.

В 1993-1995 гг. была проведена реконструкция производства с целью увеличения мощности производства аммофоса: смонтирован и введен в действие узел выпаривания аммофосной пульпы, что позволило получать 180 тысяч тонн в год гранулированного аммофоса с содержанием усвояемой формы Р2О5 46%.

В 1996 г. расширен узел нейтрализации экстракционной фосфорной кислоты вводом в работу сатуратора объемом 200 м3.

В настоящее время производство гранулированного аммофоса состоит из двух технологических линий нейтрализации, выпарки, грануляции и сушки, включающих основное оборудование: три сатуратора, два выпарных аппарата, два барабанных гранулятора-сушилки БГС и узлы классификации готового продукта.

Метод производства гранулированного аммофоса основан на нейтрализации жидким аммиаком экстракционной фосфорной кислоты в баковых сатураторах, выпариванием аммонизированной пульпы в выпарных аппаратах с последующей ее сушкой и грануляцией в барабанных грануляторах - сушилках БГС и классификацией высушенного продукта в вибрационных грохотах.

Генеральный проектировщик и проектировщик технологической части - КазНИИГипрофосфор, г. Шымкент. Проект выполнен институтом Проектхим-защита, г. Ташкент.

С целью расширения ассортимента выпускаемой продукции на ТФ ТОО «Казфосфат» «Минеральные удобрения» на базе оборудования цеха аммофоса разработаны технологии получения суперфосфата, нитроаммофоса и сульфоаммофоса.

В 2001 г. разработана технология получения суперфосфата.

Метод производства гранулированного суперфосфата основан на нейтрализации аммиаком суперфосфатной пульпы с дальнейшей сушкой аммонизированной пульпы и грануляцией продукта в барабанных грануляторах-сушилках.

Проектный выпуск суперфосфата, содержащего 19% Р2О5усв. и 3% азота - 17000 т/месяц, 193800 т/год.

В 2002 г. в связи с требованием сложившегося рынка на сбалансированные удобрения с соотношением азот / питательный фосфор от 1:1 до 1:2 разработана технология получения нитроаммофоса методом смешения упаренной аммофосной пульпы с аммиачной селитрой с последующей аммонизацией, выпариванием и сушкой в БГС.

Проектный выпуск нитроаммофоса, содержащего 23% Р2О5усв. и 23% азота 5000 т/месяц, 57000 т/год.

В 2010 г. разработан метод производства гранулированного сульфоаммофоса, основанный на нейтрализации жидким аммиаком смеси серной и экстракционной фосфорной кислот, сушки аммонизированной пульпы и грануляции в барабанных грануляторах-сушилках.

Проектный выпуск сульфоаммофоса, содержащего 19% Р2О5усв. и 19% азота - 20 т/час, 160000 т/год.

2.1Характеристика производимой продукции

Аммофос - концентрированное гранулированное азотно-фосфорное удобрение, содержит моноаммонийфосфат с примесью диаммонийфосфата, а также примеси железа, алюминия, кальция, магния и др.

Гранулированный аммофос не слеживается при хранении, негорюч, нетоксичен, хорошо растворим в воде, взрыво - и пожаробезопасен.

Усредненный насыпной вес аммофоса (1000 ÷ 1100) кг/м3.

Аммофос, вырабатываемый на основе рядовых фосфоритов Каратау, по своим физико-химическим показателям должен соответствовать нормам СТ ТОО 390838120142-03-2010 (введен взамен ТУ 649 РК 38777145 ПК-01-2000).

2.2 Описание технологического процесса и схемы

Физико-химические процессы, происходящие при получении аммофоса определяются в первую очередь реакциями нейтрализации аммиаком фосфорной кислоты.

Одним из основных параметров, контролируемых процесс нейтрализации фосфорной кислоты, является рН среды.

В зависимости от рН образуются соединения, которые меняют свойства аммофосной пульпы: растворимость, вязкость, скорость осаждения.

В экстракционной фосфорной кислоте, полученной из фоссырья Каратау, содержатся примеси соединений железа, алюминия, магния и других веществ.

В процессе нейтрализации фосфорной кислоты протекают реакции с образованием моноаммонийфосфатаNH4H2РО4 и диаммонийфосфата (NН4)2НРО4:

Н3РО4 + NH3 NH4H2PO4

H3PO4 + 2 NH3 (NH4)2HPO4

Серная кислота, присутствующая как примесь в экстракционной фосфорной кислоте, при аммонизации образует различные формы аммонийных солей.

При рН менее 3,0 образуются аммонийные соли составов NН4Н2РО4 ? Н3РО4и NН4НSО4 ? Н2SО4, которые при дальнейшей нейтрализации распадаются.

Наряду с моноаммонийфосфатом образуется малорастворимая двойная соль NH4H2PO4? NH4HSO4:

Н2SO4 + NH3 + NH4H2PO4 NH4HSO4? NH4H2PO4

Увеличение рН до 4,5 приводит к образованию сульфата аммония, концентрация которого в жидкой фазе аммофосной пульпы увеличивается с одновременным уменьшением общей растворимости фосфатов. При рН больше 4,5 растворимость сульфата аммония снижается.

Находящиеся в исходной фосфорной кислоте или суперфосфатной пульпе соединения фтора нейтрализуются по реакции:

H2SiF6 + 2NH3 (NH4)2SiF6

При рН среды 4,3 примеси магния, алюминия, железа, гипса образуют комплексные фосфаты железа и алюминия типа AlFeMg(NH4)2(HPO4)2F2 с выпадением цитратно-растворимых двузамещенных фосфатов осадок кальция и магния:

Mg(H2PO4)2 + NH3 MgHPO4 + NН4Н2РО4

CaSO4? 2H2O + 2NH3 + H3PO4 CaHPO4 + (NH4)2SO4 + H2O

Более глубокая аммонизация (рН более 5,6) приводит к образованию дикальцийфосфата, магнийаммонийфосфата и нерастворимого гидроксилаппатита.

Содержание нерастворимых соединений железа и фтора достигает максимума при рН около 6, алюминия - при рН около 4,5. При рН 6 увеличивается содержание нерастворимого кремнезема.

Степень нейтрализации экстракционной фосфорной кислоты влияет на вязкость получаемой аммофосной пульпы: вязкость с увеличением рН свыше 1,5 увеличивается, что связано с постепенным изменением состава пульпы и количества выпадающей твердой фазы.

При соблюдении оптимальных параметров (рН 2,7 ÷ 4,5) аммофосная пульпа подвижна, не теряет текучести.

Процесс нейтрализации фосфорной кислоты сопровождается выделением тепла, в результате чего аммофосная пульпа разогревается до температуры (70 ÷ 95) оС, что приводит к испарению из нее воды.

Аммофосная пульпа, полученная при нейтрализации фосфорной кислоты аммиаком, содержит (50 ÷ 60)% воды.

Для концентрирования аммофосной пульпы применяют выпарные аппараты. Физическая сущность процесса выпаривания растворов заключается в частичном превращении растворителя - воды - в пар при кипении. При этом превращение воды в пар происходит не только на поверхности, а, главным образом, внутри паровых пузырьков, образующихся внутри самой жидкости.

Пузырек пара, по мере испарения из него воды, увеличивается в размерах, его подъемная сила при этом возрастает, и он всплывает наверх, где лопается, а вместо него образуется новый; таким образом осуществляется непрерывный перенос образующегося внутри жидкости пара в паровое пространство.

Контактные выпарные аппараты позволяют выпаривать пульпу без нагревательных элементов, так как основным источником тепла являются топочные газы, полученные в топках, работающих на газообразном и жидком топливе.

В контактных аппаратах обеспечивается большая поверхность соприкосновения фаз, хорошее перемешивание и эффективный тепло - и массообмен между греющими топочными газами и упариваемой пульпой. Коэффициент использования теплоты сгорания топлива (природного газа) при выпаривании в этих аппаратах достигает (90 ÷ 95)%.

Общее давление газовой фазы над раствором в контактных выпарных аппаратах складывается из парциальных давлений продуктов горения топлива и водяного пара. В результате этого выпаривание растворов происходит при пониженной температуре.

Так, при выпаривании пульпы в контактном аппарате при атмосферном давлении она закипает при температуре (83 ÷ 85) оС.

Упаренная в выпарном аппарате аммофосная пульпа, содержащая (35 ÷ 40)% воды, одновременно гранулируется и сушится в аппарате БГС - барабанном грануляторе-сушилке. Аппарат БГС имеет возможности осуществления процесса гранулирования при небольшой кратности ретура (1 ÷ 2 т на 1 т продукта) и получения гранулированного продукта с заданным размером гранул в узком интервале.

Процесс сушки и гранулообразования в БГС протекает следующим образом: аммофосная пульпа, содержащая до 40% воды, пневматической форсункой распыливается на плотную завесу гранулируемого аммофоса, который поступает в аппарат БГС в виде внутреннего и внешнего ретура.

Капли пульпы и покрытые ею гранулы, омываются со всех сторон топочными газами и в течение короткого времени теряют влагу с поверхности, что препятствует слипанию отдельных частиц. При этом гранулы укрупняются, приобретают сферическую форму, затем происходит дальнейшее удаление влаги из внутренних слоев частиц с одновременным их окатыванием и уплотнением.

Благодаря развитой поверхности контакта гранул и топочных газов создаются благоприятные условия для тепло - и массообмена, поэтому влага интенсивно удаляется из гранул аммофоса.

Существенное влияние на процесс гранулирования оказывают физико - химические свойства гранулируемой пульпы (вязкость, содержание влаги и др.), геометрия факела распыла, дисперсность, плотность орошения, кратность ретура и качество завесы гранулируемого материала, температура топочных газов.

2.3 Описание технологической схемы

Технологическая схема производства аммофоса включает стадии:

• нейтрализация фосфорной кислоты аммиаком;
• выпаривание аммонизированной пульпы;
• грануляция и сушка упаренной аммонизированной пульпы;
• классификация высушенного продукта;
• очистка отходящих газов;
• отгрузка готового продукта.

2.4 Нейтрализация фосфорной кислоты аммиаком

Экстракционная фосфорная кислота из отделения ЭФК через щелевой расходомер поз. 1 по желобу направляется в сатураторы или в хранилище для накопления.

Из хранилища кислота через расходную емкость, электронасосным агрегатом закачивается в желоб.

По желобу через щелевой расходомерпоз. 7 фосфорная кислота подается в сатуратор или в сатуратор. В случае ремонтных работ сатуратора фосфорная кислота подается в сатуратор поз.

Схемой предусмотрена двухстадийная нейтрализация фосфорной кислоты жидким аммиаком по двум потокам: в сатураторах или в сатураторах.

Жидкий аммиак из отделения жидкого аммиака под давлением не более 1,6МПа (16 кгс/см2), массовым расходом не более 8 т/ч подается через барботеры в сатураторы поз.

Сатураторы поз. 11/1,2 представляют собой цилиндрические емкости объемом по 50 м3, футерованные изнутри, снаружи покрытые теплоизоляцией.

Сатуратор - цилиндрическая емкость, объемом 200 м3. Сатураторы снабжены перемешивающими устройствами и барботерами для подачи жидкого аммиака: в сатураторах установлено по одному барботеру, в сатураторе - три барботера.

В сатураторе производится нейтрализация фосфорной кислоты с получением аммонизированной пульпы рН (1,5 ÷ 2,5). Из сатураторов пульпа перетекает в сатуратор для последующей нейтрализации с получением аммонизированной пульпы рН (2,8 ÷ 4,0).

Из сатуратора аммонизированная пульпа через щелевой расходомер поступает самотеком по желобу в выпарной аппарат.

В случае остановки выпарного аппарата из сатураторов предусмотрена подача неупаренной аммонизированной пульпы в сборник.

Проливы фосфорной кислоты и смывы с поддона хранилищ собираются в приямке электронасосного агрегата, который подает их в сборник электронасного агрегата.

Проливы из сатураторов поз. и смывы с поддонов собираются в приямке и электронасосным агрегатом подаются в сборник электронасного агрегата, откуда предусмотрена их подача в сборник, в хранилище или в отделение ЭФК-2 для использования в технологическом цикле.

2.5 Выпаривание аммонизированной пульпы

Аммонизированная пульпа из сатураторов поступает самотеком по желобу в выпарной аппарат.

Выпарной аппарат представляет собой емкость, выполненную из нержавеющей стали и футерованную кислотоупорным кирпичом.

Упаривание пульпы производится топочными газами, поступающими в выпарной аппарат через барботажную трубу, заглубленную под слой пульпы, находящейся в выпарном аппарате.

Топочные газы получают в газовоздушном калорифере путем сжигания природного газа.

Давление природного газа, поступающего на горение в калорифер, (30 ÷ 40) кПа (0,30 ÷ 0,40 кгс/см2), объемный расход не более 1500 м3/ч.

При давлении поступающего газа 0,1 кгс/см2 и 0,45 кгс/см2 срабатывает сигнализация и система ПАЗ (противоаварийная защита), отсекающая поступление природного газа в газовоздушный калорифер.

Для сжигания природного газа в газовоздушный калорифер вентилятором поз. 17 нагнетается воздух объемным расходом не более 30000 м3/ч под давлением не менее 1 кПа (100 кгс/м2).

При давлении воздуха 100 кгс/м2 срабатывает сигнализация и система ПАЗ, отсекающая поступление природного газа в газовоздушный калорифер.

Температура топочных газов на выходе из газового калорифера не более 950 оС регулируется дистанционно путем изменения подачи природного газа на горелки газовоздушного калорифера.

При погасании факела в газовоздушном калорифере срабатывает сигнализация и система ПАЗ, отсекающая подачу природного газа в газовоздушный калорифер.

Отходящие от выпарного аппарата газы с температурой не более 150оС по газоходу, разрежение в котором (60 ÷ 100) Па (6 ÷ 10 кгс/м2) регулируется дистанционно открытием шибера вентилятора, направляются на очистку в абсорбционный аппарат АКТ - 60.

При разрежении газов в газоходе 5 кгс/м2 срабатывает сигнализация и система ПАЗ, осекающая поступление природного газа в газовоздушный калорифер.

Упаренная аммонизированная пульпа из выпарного аппарата через бак-успокоитель поступает в бак электронасосного агрегата и подается им в сборники

2.6 Грануляция и сушка упаренной пульпы

Из сборников пульпа поступает в расходную емкость поз. 30, откуда электронасосным агрегатом подается на форсунку аппарата БГС. Расход пульпы регулируется дистанционно.

В аппарате БГС совмещены процессы грануляции, сушки и предварительной классификации продукта. Он представляет собой барабан с приемно-винтовой насадкой в зоне ретура, подъемно-лопастной насадкой в зоне грануляции и сушки. В барабане установлен обратный шнек и имеются две зоны предварительной классификации.

Для распыления пульпы на слой ретура в аппарате БГС применяется пневматическая форсунка, в которую по внутреннему и наружному каналам подводится сжатый воздух.

Распыленная пульпа попадает на завесу из аммофоса, представляющего собой внешний и внутренний ретур, при этом на частицах мелкой фракции образуется пленка из пульпы, которая, высыхая, образует гранулу с большей массой.

Процесс гранулирования протекает на глубине проникновения факела распыла. Полученные гранулы одновременно окатываются и досушиваются в конце зоны сушки барабана при мягком температурном режиме.

В конце зоны сушки гранулированный продукт проходит первый предварительный рассев продукта, после которого мелкая фракция обратным шнеком непрерывно возвращается в головную часть барабана в качестве внутреннего ретура.

После прохождения первого предварительного рассева продукт в БГС проходит еще один рассев в конце барабана, где происходит отделение гранул размером более 20 мм.

Крупная фракция после этого рассева поступает в дробилку, а из нее - в элеватор.

Высушенный и прошедший предварительные в барабане рассевы гранулированный продукт с температурой (75 ÷ 115) оС поступает в элеватор. При этом массовая доля гранул должна быть фракции более 4 мм не более 20%, менее 0,5 мм - не более 10%, массовая доля воды - не более 1%.

Элеватором высушенный гранулированный продукт транспортируется на классификацию в грохот.

Сушка в аппарате БГС распыляемой на ретур пульпы производится топочными газами, получаемыми при сжигании природного газа в газовом калорифере.

Объемный расход природного газа, подаваемого на горение, не более 1500м3/ч. Давление (38 ÷ 40) кПа (0,38 ÷ 0,40 кгс/см2).

При давлении газа 0,1 кгс/см2 и 0,45 кгс/см2 и погасании факела в газовом калорифере срабатывает сигнализация и система ПАЗ, отсекающая подачу природного газа в газовый калорифер.

Для горения природного газа в газовый калорифер вентилятором нагнетается воздух объемным расходом не более 15000 м3/ч.

При давлении подаваемого воздуха 50 кгс/м2 срабатывает сигнализация и система ПАЗ, отсекающая подачу природного газа в газовый калорифер.

Температура топочных газов на входе в аппарат БГС не более 950 оС, а температура отходящих из БГС газов (75 ÷ 125) оС. Температура отходящих газов регулируется дистанционно путем изменения расхода пульпы, подаваемой на сушку в БГС.

Разрежение отходящих из БГС газов не менее 50 Па (5 кгс/м2) регулируется дистанционно открытием шибера вентилятора.

При разрежении 5 кгс/м2 срабатывает сигнализация и система ПАЗ, отсекающая подачу природного газа в газовый калорифер

Для обеспечения безаварийной работы БГС в редуктор аппарата из маслостанциипоз. 38 маслонасосом а под давлением не менее 2 Па (0,2 кгс/см2) подается масло, которое после редуктора возвращается вновь в маслостанцию.

При давлении масла 0,2 кгс/см2 срабатывает сигнализация и система ПАЗ, одновременно отсекающая подачу природного газа в газовый калорифер и отключающая электродвигатель аппарата БГС.

При достижении температуры масла 65 оС срабатывает сигнализация.

В случае аварийной остановки аппарата БГС срабатывает сигнализация и система ПАЗ, отсекающая подачу природного газа в газовый калорифер

2.7 Классификация высушенного продукта

Для разделения высушенного в БГС продукта на фракции применяетсявибрационный двухситный, выполненный в виде прямоугольного короба с ситами. Грохот закрыт кожухом и снабжен вытяжной вентиляцией. Сита установлены под углом и при помощи вибратора совершают колебательные движения.

При вибрации грохота благодаря уклону гранулированный продукт перемещается вдоль сита. При этом более мелкие гранулы проваливаются через отверстия верхнего сита и попадают на нижнее сито, а крупные гранулы, оставшиеся на верхнем сите, сбрасываются с разгрузочного конца грохота и поступают на измельчение в молотковую дробилку, а после измельченния в дробилке - в элеватор для подачи на повторный рассев в грохот.

Гранулированный продукт, прошедший через верхнюю сетку, но оставшийся на нижнем сите, представляет собой товарную фракцию (размер гранул 1 ÷ 4 мм), которая подается на охлаждение в аппарат КС или, частично, на ленточный конвейер.

Гранулы, размером менее 1 мм, которые проходят через нижнее сито в бункер грохота, через течку подаются на ленточный конвейер поз. 44 и транспортируются в головную часть БГС в качестве внешнего ретура.

Аппарат КС, предназначенный для охлаждения товарной фракции, снабжен решеткой кипящего слоя.

В качестве охлаждающего агента применяется воздух, который подается под решетку вентилятором. На решетке создается псевдоожиженный слой гранул, которые отдают тепло проходящему между ними охлаждающему воздуху.

Охлажденный аммофос выгружается из аппарата КС с порога на ленточный конвейер, с которого пересыпается на ленточный конвейер и транспортируется им на склад готового продукта (СГП).

Подача товарной фракции с нижнего сита грохота на ленточный конвейер производится при необходимости создания завесы в БГС при запуске его в работу после очистки, или для улучшения процесса грануляции в работающем БГС путем увеличения плотности завесы.

По гранулометрическому составу аммофос, поступающий на СГП, должен содержать гранулы размером:

• менее 0,5 мм не более 5%;
• от 0,5 до 4 мм не менее 90%;
• менее 6 мм - 100%.

2.8 Очистка отходящих газов

Отходящие газы из аппарата БГС, воздух из аппарата КС протягиваются вентилятором через циклон, где проходят сухую очистку газов от пыли аммофоса.

Пыль аммофоса из циклона через шлюзовый питатель поступает на ленточный конвейер, которым подается в головную часть аппарата БГС в качестве внешнего ретура.

Частично очищенные от пыли аммофоса газы из циклона поступают в абсорбер АКТ-135, где проходят мокрую очистку от оставшейся пыли, фтористых соединений и аммиака экстракционной фосфорной кислотой.

Абсорбер АКТ -135 представляет собой колонный аппарат, по высоте которого расположены четыре кольцевые тарелки, на каждой из которых осуществляется одна ступень контакта газа с кислотой: газ поступает в нижнюю часть абсорбера, а выходит сверху; кислота подводится сверху и выходит снизу.

На кольцевых тарелках провального типа контакт газа и кислоты осуществляется по принципу полного перемешивания жидкости.

На тарелке поддерживается определенный слой жидкости, зависящий от скорости газа.

При повышении скорости газа провал жидкости в первый момент прекращается и становится возможным лишь после того, как вследствие поступления на тарелку свежей жидкости установится новый, более высокий уровень жидкости.

Равномерный режим подачи орошающей жидкости и газов в абсорбер создает на тарелках стабильный пенный слой, что гарантирует высокую степень режима очистки газа от фторсоединений аммиака.

Фосфорная кислота на орошение абсорбера АКТ-135 подается из хранилища через сборник электронасосным агрегатом.

Слив жидкости из нижней части абсорбера массовым расходом (15 ÷ 20) м3/ч производится через щелевой расходомер в сборник, откуда электронасосным агрегатом подается в хранилище.

В сборник предусмотрена подача слива электронасосным агрегатом.

Отходящие после абсорбера газы вентилятором выбрасываются в атмосферу через выхлопную трубу.

Отходящие газы от выпарного аппарата, содержащие в себе фтор и аммиак, через брызгоуловитель, поступают на очистку в абсорбер АКТ-60.

Аспирационные отсосы от грохота, элеватора, дробилок и мест пересыпок ленточных конвейеров, содержащие пыль аммофоса, проходят двухстадийную очистку: сухую - в циклоне, мокрую - в абсорбере АКТ - 60.

Абсорбер АКТ-60 представляет собой колонный аппарат, в котором установлена одна кольцевая тарелка провального типа.

Принцип работы абсорбера АКТ-60 тот же, что и абсорбера АКТ-135.

Орошение абсорбера АКТ-60 производится фосфорной кислотой от электронасосного агрегата. Слив из абсорбера направляется через щелевой расходомер в сборники.

Очищенные в абсорбере газы выбрасываются вентилятором через выхлопную трубу в атмосферу.

Для обеспечения безаварийной работы вентиляторов их подшипники охлаждаются водой до температуры не более 70 оС, при температуре подшипников 72 оС срабатывает сигнализация.

Конденсат, образующийся из отходящих газов в выхлопной трубе, а также вода после охлаждения подшипников вентиляторов направляются для использования в производстве экстракционной фосфорной кислоты в отделение ЭФК.

Заключение

Таким образом, Республика Казахстан обладает значительными запасами фосфоритного сырья, переработка которых осуществляется традиционными способами. Основной производитель фосфорной продукции является ТОО «Казфосфат». Ассортимент производимой продукции обширен, основным из которых является аммофос, представляющий собой концентрированное гранулированное азотно-фосфорное удобрение, содержит моноаммонийфосфат с примесью диаммонийфосфата, а также примеси железа, алюминия, кальция, магния и др.

В данном отчете рассмотрены основные аппараты производства: БГС, выпарные аппараты, сатураторы, а также приведена технологическая схема производства аммофоса в условиях ТОО «Казфосфат».

Список литературы

1. Б.А. Алдашов, В.И. Лисица. Утилизация отходов фосфоритов Каратау - путь к конкурентной экономике и оздоровлению экологии. Алматы: ?ылым, 2007.-260c.

. Лисица В.И., Алдашов Б.А. Предпатент РК (19) KZ (13) А(11) 13323. Способ получения нового сложного удобрения - мелиоранта аммофосогипса.